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国内外蛋白质组学大腕云集 聚焦生物质谱前沿技术

2014.7.08

  2014年7月3日,全国生物质谱学术报告会--生物质谱前沿技术邀请报告会在上海复旦大学隆重召开。此次活动旨在积极促进我国生物质谱技术的发展和应用,加强国内外相关研究领域的专家学者之间的交流与合作,特邀瑞士苏黎世联邦技术学院分子系统生物学研究所Ruedi Aebersold教授、加拿大阿尔伯塔大学李良教授、美国北卡罗来纳大学陈先教授、约翰•霍普金斯大学张慧教授、美国西奈山伊坎医学院王融教授、中国科学院大连化学物理研究所张玉奎院士、中科院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所曾嵘教授、中国科学院北京基因组研究所刘斯奇教授和复旦大学杨芃原教授围绕生物质谱前沿技术和热点问题作专题报告,此次会议由中国人类蛋白质组组织(CNHUPO)、中国物理学会质谱分会、中国化学会质谱分析专业委员会和复旦大学主办,美国ABSciex公司协办。

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会议现场

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CNHUPO主席、复旦大学杨芃原教授

  报告会开始,由复旦大学杨芃原教授上台致辞。杨芃原教授首先表示非常欢迎前来参加全国生物质谱学术报告会--生物质谱前沿技术邀请报告会的各位业内专家学者,特别邀请并感谢瑞士苏黎世联邦技术学院分子系统生物学研究所Ruedi Aebersold教授和中国科学院大连化学物理研究所张玉奎院士前来做报告,非常感谢AB SCIEX公司对此次报告会议的倾情赞助。最后祝愿参会观众能够享受这次生物质谱前沿技术邀请报告会。

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瑞士苏黎世联邦技术学院分子系统生物学研究所Ruedi Aebersold教授

  上午的报告由中国科学院北京基因组研究所刘斯奇教授担任主持,第一位上台作报告的是来自瑞士苏黎世联邦技术学院分子系统生物学研究所Ruedi Aebersold教授,在SWATH技术、蛋白质MRM技术等方面有着突出贡献,现场参会者带来《From Proteome to Proteotype via SWATH-MS》。

  Ruedi博士介绍从基因型到蛋白质型再到显型的技术挑战在于蛋白质组型的数据矩阵,包括在样品和条件下蛋白组型的准确和可重复定量以及非稀疏数据矩阵的技术性。而SWATH-MS技术是一种可进行重复和精确定量蛋白质组型的方法,SWATH-MS数据分析的目的是进行“目标”数据的提取,可进行全肽的数据独立MS扫描、目标数据分析以及样品永久性数字记录的生成和样品中1000个肽段的分析。公共资源支撑SWATH-MS技术包括公开SWATH数据分析工具和参考书库建筑工具、公共参考光谱库和开阔的环境。目前人类谱SWATH库包括321 injections(AB SCIEX Triple TOF 5600系统的DDA模式)和人类组织、细胞系、OGE、PCT、SEC等。

  Ruedi博士介绍关于蛋白质型与复杂表型相关性实验设计为:获取副本中NCI-60细胞摘要的SWATH-MS的图并将蛋白质组型与药物敏感性/抗性联系起来。Ruedi博士总结NCI-60细胞系纲要的高重复性蛋白质型模式:蛋白质型能正确分类细胞组织型、蛋白质型能反映药物抗药性/敏感度并能显示不同集群药物敏感性指标蛋白对不同药物敏感性机制。Ruedi博士接下来介绍了蛋白质型瘤内异质性分析、分类实验。

  Ruedi博士总结SWATH-MS技术是一种非常简单的一次技术、每个样品都会被转换成为一个单一的数字文件、数据分析是可靠的、统计简单的(多个假定实验)、可用的数据可通过访问工具来采集、重点从数据采集转移到数据分析。

  报告结束后,会议现场提问积极踊跃,氛围十分热烈。

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中国科学院大连化学物理研究所张玉奎院士

  随后,来自中国科学院大连化学物理研究所张玉奎院士为大家作《蛋白质组定量分析新技术新方法》的学术报告,报告分背景、准等重二甲基化标记定量新方法和集成化蛋白质组定量分析平台三个部分。

  基于二级质谱定量方法,基于报告离子标记率高到那时准确度低,基于成对碎片离子准确度高,但是标记率低。张玉奎院士提出了准等重二甲基化标记定量新方法。甲基标记引入标记试剂的种类多,标记效率高,但是目前二甲基化定量方法存在一些不足,由于核结合能的不同导致的质量亏损,通过高分辨率质谱缩小差异,在宽线性范围内实现蛋白质组的准确定量。

  同时,张玉奎院士指出定量蛋白质组分析面临许多挑战,离线多步操作影响定量准确度、精密度、通量和灵敏度;采用固定化酶反应器在线酶解存在非特异性吸附和漏切等问题;自由溶液中的化学标记通常存在标记不完全、费时等问题。

  实验数据显示蛋白质组定量分析新技术与传统离线方法相比,不同样品量下定量蛋白质组数据有明显提高,随着样品量的减少,定量准确性和精密度也明显改善。

  随后举行了AB SCIEX公司的新产品发布会,正式发布了新一代蛋白质组学平台,该平台包括AB SCIEX最新推出的采用SWATH™ 采集技术 2.0的TripleTOF®6600质谱系统、最新用于蛋白质鉴定的ProteinPilot™ 5.0 软件以及Eksigent nanoLC 400系统。

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 AB SCIEX 科研和组学市场中国区应用支持经理 靳文海博士

  AB SCIEX公司40年来一直致力于质谱技术的研究和开发,在刚刚过去的六月份美国质谱会上推出了一系列最新产品和技术,AB SCIEX 科研和组学市场中国区应用支持经理靳文海博士为与会人员详细介绍了最新技术的代表作—新一代蛋白质组学平台。

  靳博士介绍完新一代蛋白质组学平台后,由CNHUPO主席杨芃原教授、Ruedi Aebersold教授、中科院大连化物所张玉奎院士、AB SCIEX亚太区总裁Johnson Ho、AB SCIEX中国区总经理邵宏女士共同启动TripleTOF®6600的发布,全场与会人员共同见证了这令人兴奋的一刻!

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新品启动仪式

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约翰•霍普金斯大学张慧教授

  来自约翰•霍普金斯大学张慧教授上台为大家作《肿瘤亚型中基因组、蛋白质组合糖蛋白质组糖基化的综合分析》学术报告。糖基化在细胞功能中起着重要作用,糖基化是蛋白修饰中最多的,聚糖是最结构多样化的。

  TCGA卵巢癌样本中蛋白质组学数据定义的亚型族不同于基于转录数据的亚型,一组选定的蛋白质能的显示潜在性能用来表征卵巢HGSC的BRCAness;依赖于不同糖/整体同样显型的表达定量同样也能用来探索表征BRCAness;糖基化的新的酶化学方法被开发为了满足糖基化基因和糖蛋白结构和功能研究的需要;集成的转录组、蛋白质、糖、和糖组学分析平台可直接对比蛋白质组学、转录、糖和糖组学数据来表征不同肿瘤亚型和糖基化基因功能以及改变疾病发展中蛋白质的糖基化;改变的糖蛋白、蛋白和mRNA由于糖基化、蛋白丰度和基因表达的变化都能被观察到。

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中国科学院北京基因组研究所刘斯奇教授

  来自中国科学院北京基因组研究所的刘斯奇教授为大家带来《SWATH和MRM技术集成用于食管鳞状细胞癌生物标志物发现》的精彩报告。刘斯奇教授指出,蛋白质生物标志物的研究有一定局限性:分析——通过大规模定量分析识别疾病相关蛋白质;验证——使用目标分析方法进一步确认候选生物标志物;验证——基于大量样品授权验证候选;目前许多蛋白质候选生物标志物未能进入验证阶段。

  刘斯奇教授指出,验证生物标志物是以抗体为基础的,验证受限于抗体方案。多重分析只能测量单一目标;不一致性,从不同商业来源的抗体质量不能保证;实验中低重复性;成本高周期长。同时,验证需要先进的技术。

  报告介绍了用于蛋白质组学的DDA(data-dependent acquisition)技术,鸟枪法蛋白质组学实验已经用到了DDA。而MRM技术是使用三重四极杆质谱的一种强大的靶蛋白定量测定方法。

  刘斯奇教授提出了SWATH和MRM技术联合的可行性,指出SWATH和MRM技术联合的优势,分析和验证生物标志物,时间段费用低。同时提供清晰的分析和验证生物标志物的方式,血清中食管癌相关蛋白实验数据与其他报道一致。

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美国北卡罗来纳大学陈先教授

  来自美国北卡罗来纳大学陈先教授为大家带来《细胞应激反应中新的互动信号和表观遗传通路的发现》的精彩报告。

  陈博士介绍这项研究的目的是为了更好的了解导致免疫病理学和保护性免疫反应的调节功能和阐明潜在的发病分子机制以及关于疾病的早期诊断和干预治疗的新的疾病标志物的机理推导。

  陈博士指出内源性PPIs和PTMs由于他们在实际细胞中的丰度比较低、临时和动态性质以及时间的、互相联系等原因是很难进行表征的,传统的方法一般是进行对基因进行非生理表达或采用基因敲除小鼠假定并是劳动密集型的,这两种都是一次一个基因产生有限的信息。

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加拿大阿尔伯塔大学李良教授

  来自加拿大阿尔伯塔大学李良教授带来《整合蛋白质组学和代谢组学:技术挑战》的精彩报告。李良教授表示代谢组学存在一些分析挑战:当前技术代谢组学有限的覆盖范围、定量分析代谢通量低、未知代谢物难以鉴定、未知代谢物大小等。

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中科院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所曾嵘教授

  来自中科院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所曾嵘教授为参会者带来《定量质谱揭示代谢网络的动力学》的精彩报告。报告指出要建立脂肪组织定量蛋白质组数据库,PVAT共享类似蛋白质组学和蛋白质BAT表达模式并维持,寒冷刺激下扩大令酸化调控。

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北京蛋白质组研究中心副研究员秦伟捷先生

  北京蛋白质组研究中心副研究员秦伟捷先生代钱小红教授向大家作《基于策略的蛋白质组学分析的亲和富集》精彩报告。

  报告指出,蛋白质的磷酸化和糖基化是两种最常见也最重要的蛋白质翻译后修饰。目前蛋白质磷酸化的研究是发现癌症药物靶标。激酶信号传导途径和异常蛋白质磷酸化的调节异常通常与各种癌症相关。蛋白激酶已经成为治疗癌症的药物靶标主要类型:EGFR、VEGFR、PDGFR。通过失调蛋白磷酸化大量鉴定,为磷酸化蛋白质组研究提供了深入信息。

  癌症蛋白质组学磷酸化包括:识别异常的信号通路、发现突变激酶的下游效应、识别激酶抑制剂的治疗靶点。

  深入磷酸化和糖基化识别主要限制包括修饰肽低丰度质谱响应差、高度复杂结构、糖肽微观不均一性、多步骤样品前处理容易造成样品损失、样品处理时间长通量有限。

  质谱鸟枪法蛋白质组学是使用最广泛的定性、定量蛋白质组学研究。蛋白质鉴定和定量是通过相应肽的分析得到的,高效、完整消解是关键。

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美国西奈山伊坎医学院王融教授

  来自美国西奈山伊坎医学院王融教授压轴出场,为大家带来《质谱研究阿尔茨海默氏症》的精彩报告。

  阿尔茨海默氏症即所谓的老年痴呆症,是一种进行性发展的致死性神经退行性疾病,临床表现为认知和记忆功能不断恶化,日常生活能力进行性减退,并由各种神经精神症状和行为障碍。据2011年调查结果显示,全球约有3650万人换人痴呆症,是威胁老人健康的“四大杀手”之一。

  阿尔茨海默氏症是老年性痴呆的首要类型,其病理特征主要为皮质弥漫性萎缩,沟回增宽,脑室扩大,神经元大量减少,可见老年斑(SP),神经原纤维结(NFT)等病变,胆碱乙酰化酶及乙酰胆碱含量显著减少。

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CNHUPO主席、复旦大学杨芃原教授

  最后,CNHUPO主席、复旦大学杨芃原教授为大家带来《基于高通量CID HCD MS/MS解密位点专一糖基化糖型》的精彩报告。杨芃原教授指出糖组学研究的是糖链结构。目前为止由于科学技术的不足还无法知道单糖和单糖之间链接的化学构象。

  报告主要讲述糖的链接,从化学角度研究,糖链与肽链接,研究与糖相连接的肽。糖肽研究有一定困难,杨芃原教授指出,既要利用糖组学知识,还要利用蛋白质组学技术,相互结合研究。

  第一个方法是使用CID弱解离技术,解离的同时接入气体,使气体与糖肽进行碰撞,特点是肽链不断,只断糖链,就可以运用糖组学技术分析。同时,该技术也存在肽识别不清的问题,需要另行测肽。

  杨芃原教授提出,是否存在有一种质谱技术能够在一次试验中分析出糖链和蛋白或肽想法。随着质谱仪器的进一步研发,HCD相对于硬电离不存在气体碰撞,依靠电场将离子打碎,会产生一些特殊作用,对研究糖链结构有帮助,是对CID技术的补充。

  随后,杨芃原教授向大家讲解了最近研究进展,使用CID/HCD技术将糖肽中糖链断裂,从而分析其结构;同时检测蛋白。CID技术优点使糖链断裂,肽母链不断,通过质量差计算分析单糖结构。分析试验中,既需要使用蛋白质组学技术测定肽链母链,也需要使用糖组学技术拼接。

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